Intelligente Roboter sollen Produktmontage vereinfachen

Forscher testeten Verfahren unter anderem an Lego-modellen

Jedem Lego-kasten liegt eine Schritt-für-schritt-anleitung bei. Wer ihr minutiös folgt, kann sogar den Starwarstodesstern mit 4016 Teilen ohne größere Probleme zusammensetzen. Doch danach das Ergebnis ohne Manual zum Eiffelturm umzubauen, dürfte den meisten schwerfallen (selbst wenn die Zahl der Steine reichen sollte). Ähnlich sieht es bei der automatisierten Produktmontage aus: Jeder Roboter wird dabei so programmiert, dass er seinen Fertigungsschritt exakt beherrscht. Der Aufwand für dieses „Teaching“ist enorm. Bis die komplette Fertigungsstraße steht, können daher Monate vergehen. Die Vorgehensweise ist zudem unflexibel: Jede Produktänderung bedeutet eine zeitraubende Umrüstung.

Eigenständiges Planen

Wissenschaftler des Instituts für Software & Systems-engineering der Universität Augsburg wollen das nun ändern. „Wir haben einen Algorithmus entwickelt, der ausgehend vom Endprodukt selbsttätig die einzelnen Montageschritte plant“, erklärt Ludwig Nägele, der in der Arbeitsgruppe des Institutsdirektors Prof. Dr. Wolfgang Reif promoviert.

Die Software kennt also nur das Modell des Produkts (bei Lego gewissermaßen das Bild auf der

Packung) und entwickelt daraus die passende Schritt-für-schrittanleitung. Sie muss dazu lediglich wissen, wie viele Roboter vorhanden sind, wo sie sich befinden und über welche Fähigkeiten sie genau verfügen – also etwa, welchen Aktionsradius in jede Raumrichtung sie haben oder ob sie greifen, schweißen oder schrauben können.

Zusätzlich wird die Software mit abstrakten Informationen zum Montageproblem gefüttert. Jeder Lego-konstrukteur weiß zum Beispiel, dass er einen überstehenden Stein unterstützen muss, bevor er ein anderes Bauteil darauf setzt. „Wir können unserem Ansatz daher abstrakte Regeln mitgeben – Expertenwissen, das der Algorithmus in seinen Lösungen zwingend berücksichtigen muss“, erklärt Nägele. Zudem lernt er aus seinen Fehlern: Wenn er zum Beispiel feststellt, dass er einen Legostein nicht mehr setzen kann, weil er sich diese Möglichkeit irgendwann vorher verbaut hat, korrigiert er den Fehler und berücksichtigt die Erkenntnis

bei der weiteren Planung.

Erprobt haben die Wissenschaftler ihren Ansatz einerseits tatsächlich beim Bau von Legomodellen. Andererseits wurde er auch in einer Studie des Deutschen Zentrums für Luftund Raumfahrt (DLR) eingesetzt, in der es um die Fertigung eines Airbus-bauteils ging.

Foto: Ludwig Nägele Die Wissenschaftler haben ihr Verfahren bereits bei der Fertigung von Flugzeugteilen getestet. Das Institut für Software & Systems-engineering kooperiert dabei mit dem DLR im Projekt Teambots, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert wird.